Narodowe Centrum Badań Jądrowych (NCBJ) to największy w Polsce i jeden z największych w Europie Środkowej instytutów naukowych. Działa tu jedyny w Polsce reaktor jądrowy MARIA (nazwany tak na cześć Marii Skłodowskiej-Curie). Nie jest wykorzystywany do produkcji energii, a do celów badawczych i naukowych. Już od kilkudziesięciu lat to właśnie w nim wytwarzane są promieniotwórcze izotopy, z których później m.in. powstają są radiofarmaceutyki.
– Radiofarmacutyki to leki izotopowe, zawierają w swojej strukturze izotop promieniotwórczy. Podlegają takim samym wymaganiom prawa farmaceutycznego jak inne leki, a część izotopowa, związana z promieniowaniem, dodatkowo musi spełniać wymagania prawa atomowego, czyli musi być bezpieczna – wyjaśnia prof. Renata Mikołajczak, pełnomocnik dyrektora Ośrodka Radioizotopów Polatom (OR Polatom), będącego częścią NCBJ.
Od tego, jaki konkretnie izotop promieniotwórczy będzie wykorzystany w leku, zależy, czy radiofarmaceutyk będzie służyć do celów diagnostycznych czy leczniczych.
Reaktor jądrowy do produkcji leków
W reaktorze MARIA neutrony, które powstają w reaktorze, napromieniają materiały tarczowe. Powstają izotopy promieniotwórcze, które potem (m.in. po odpowiednim oczyszczeniu) mogą być wykorzystane do celów medycznych.
Po napromienieniu izotop promieniotwórczy jest transportowany do OR Polatom, gdzie przetwarzany jest do postaci radiofarmaceutyku.
NCBJ już od wielu lat jest głównym w Polsce producentem radiofarmaceutyków i ich prekursorów. Wytwarzanych jest ich tu wiele, m.in. jod 131.
– Emituje on promieniowanie gamma, które może być wykorzystywane w diagnostyce, oraz promieniowanie beta, które można wykorzystywać np. w niszczeniu tkanki nowotworowej. Jod jest chętnie wychwytywany przez tarczycę; dzięki podaniu promieniotwórczego jodu możemy szybko wykrywać wszystkie nieprawidłowości pracy tarczycy. Na tej podstawie lekarze mogą decydować o sposobie leczenia chorego – zaznacza prof. Mikołajczak.
Narodowe Centrum Badań Jądrowych jest jednym z największych producentów jodu promieniotwórczego na świecie. Drugim wytwarzanym w NCBJ, powszechnie stosowanym w medycynie izotopem, jest technet 99m. Jest on wykorzystywany w 80% wszystkich procedur medycyny nuklearnej.
– Emituje promieniowanie gamma, wykorzystywane do diagnostyki. Jego zaletą jest dość krótki okres półtrwania: w ciągu kilku godzin można wykonać badanie, a potem rozpada się on do niepromieniotwórczych pierwiastków, co oznacza, że nie stanowi obciążenia dla pacjenta. Łatwo można go przyłączyć do różnych cząsteczek nośnikowych. Po wyznakowaniu technetem 99m cząsteczki podaje się pacjentowi. Można je wykorzystywać potem m.in. w badaniach np. mięśnia sercowego, nerek czy wątroby – wyjaśnia prof. Mikołajczak.
Medycyna nuklearna
Gałąź medycyny, w której wykorzystywane są radiofarmaceutyki, to medycyna nuklearna. Zajmuje się ona zarówno nowoczesnymi metodami obrazowania wykorzystywanymi w diagnostyce, jak leczeniem.
– Przykładem terapii izotopowej jest metajodobenzyloguanidyna, znakowana izotopami promieniotwórczymi jodu, czyli jodem 131, ale też jodem 123, który jest przeznaczony do diagnostyki i ma szczególne znaczenie w badaniach onkologicznych u dzieci – wyjaśnia prof. Mikołajczak.
Nowy cyklotron
Do Narodowego Centrum Badań Jądrowych dotarł już cyklotron CERAD, zaprojektowany i zbudowany przez belgijską firmę. W cyklotronie będą rozpędzane protony i cząstki alfa oraz deuterony. Bombardując nimi odpowiednio dobrane tarcze będzie można wytwarzać radionuklidy, takie jak 89Zr czy 211At, które do tej pory nie były otrzymywane w NCBJ i nie były powszechnie dostępne w Polsce. Dzięki nowemu urządzeniu będzie można prowadzić badania nad nowymi radiofarmaceutykami, w szczególności takimi, które zostaną specjalnie zaprojektowane pod potrzeby konkretnego pacjenta.
– Jesteśmy w budynku, w którym już jest instalowany cyklotron: urządzenie do przyspieszania cząstek naładowanych. Podobnie jak neutrony w reaktorze MARIA będą one służyły do napromieniania wybranych materiałów tarczowych oraz do otrzymywania izotopów medycznych. Cyklotron pozwoli znacząco rozszerzyć zakres izotopów oferowanych medycynie nuklearnej – zaznacza prof. Mikołajczak.
Między innymi będzie możliwe wytwarzanie cyrkonu 89 (89Zr). – To izotop, który może być wykorzystywany w diagnostyce metodą PET. Ma on długi okres półtrwania, dzięki temu może być przyłączany do cząsteczek biologicznych, które po podaniu choremu potrzebują więcej czasu, by zgromadzić się w odpowiednich miejscach. Powszechnie stosowany w diagnostyce PET izotop fluor 18 ma okres półtrwania ok. 1,5 godziny, nie możemy go więc wykorzystać do przyłączania przeciwciał monoklonalnych, które są dużymi cząsteczkami i powoli cyrkulują w organizmie chorego, gdyż rozpadłby się, zanim dotarłby do miejsca przeznaczenia. Cyrkon 89 ma okres półtrwania powyżej 70 godzin.
Badanie z wykorzystaniem cyrkonu i odpowiednio dobranego przeciwciała pozwoli ocenić, czy pacjent skorzysta z terapii nieznakowanymi przeciwciałami – podkreśla prof. Mikołajczak.
Pozytywna odpowiedź daje dużą nadzieję pacjentowi, że zastosowana terapia będzie u niego skuteczna. Jeśli odpowiedź jest negatywna, oznacza to, że terapia nie zadziała i trzeba dla pacjenta poszukać innej.
Szansa na personalizowaną medycynę
Badania prowadzone w NCBJ, przy współpracy z onkologami, dają nadzieję także na opracowanie nowych terapii.
– Prowadzimy wiele takich prac i badań klinicznych. Koledzy m.in. zaprojektowali cząsteczkę, która bardzo dobrze gromadzi się w zmianach nowotworowych u pacjentów z rozsianymi przerzutami raka prostaty. Jesteśmy w trakcie badania klinicznego, rezultaty są bardzo obiecujące. Myślę, że wkrótce doprowadzimy do uzyskania pozwolenia do wprowadzenia tej terapii na rynek – dodaje prof. Mikołajczak.
Dzięki nowemu cyklotronowi w przyszłości może być więcej takich leków, które dają szansę na skuteczną, personalizowaną terapię.
Polska nauka
dla rozwoju medycyny i zdrowia Polaków
Przeczytaj inne artykuły poświęcone polskiej nauce
Projekt współfinansowany ze środków Ministerstwa Edukacji i Nauki w ramach programu „Społeczna Odpowiedzialność Nauki”